propiedades físicas que rigen la propagación de ondas
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propiedades físicas que rigen
la propagación de ondas
electromagnéticas
Principios de propagación de señales
Ing. Gustavo Yael Guerra Aguayo
Instituto Tecnológico del Norte de Nayarit
¿Qué son las ondas electromagnéticas?
Son aquellas ondas que no necesitan un medio material para propagarse.
Incluyen, entre otras, la luz visible y las ondas de radio, televisión y telefonía.
Estructura básica de un sistema de
comunicación
Dato curioso
Todas se propagan en el vacío a una velocidad constante, muy alta (300 0000 km/s)
pero no infinita. Gracias a ello podemos observar la luz emitida por una estrella
lejana hace tanto tiempo que quizás esa estrella haya desaparecido ya. O
enterarnos de un suceso que ocurre a miles de kilómetros prácticamente en el
instante de producirse.
La luz es considerada como un limite cósmico que nada ni nadie puede superar
Sin embargo cabe mencionar que en base a la teoría de la relatividad de Albert
Einstein si el sol desapareciera o se apagara, los últimos rayos de sol llegarían a la
tierra en 8 minutos
Estas a su vez son parte del efecto de la aurora boreal
Recordando
Tras la obtención de Hertz de las ondas electro-magnéticas en 1988, varios
científicos e inventores en diversos países trabajaron en su desarrollo. El
ingeniero e inventor italiano G. Marconi perfecciono el sistema y en 1901
consiguió la primera transmisión entre Europa y América.
La transmisión de la voz humana y de la música se consiguió cuando se
descubrió como modular la amplitud de las ondas electro-magneticas
Recordando
Las ondas sonoras tienen frecuencias del orden de cientos de herzios (Hz),
mientras que las ondas de radio tienen frecuencias de kHz y MHz. Es
necesario un proceso intermedio que permita transmitir una onda de baja
frecuencia usando una de mayor frecuencia. Este proceso se llama
modulación.
Propagación de las O.E.M.
Las ondas electromagnéticas se propagan mediante una oscilación de
campos eléctricos y magnéticos. Los campos electromagnéticos al
"excitar" los electrones de nuestra retina, nos comunican con el exterior y
permiten que nuestro cerebro "construya" el escenario del mundo en que
estamos.
Una carga eléctrica acelerada crea un campo eléctrico variable y, como
explican las leyes de Maxwell, los campos pueden abandonar la fuente
que los produce y viajar por el espacio sin soporte material.
Propagación de las O.E.M.
Los campos no necesitan un medio deformable que vibre a su paso, lo
único que vibra son los valores de los campos E y B en cada lugar.
Las ecuaciones de Maxwell explican esta propagación:
En efecto, un campo eléctrico variable engendra un campo magnético
variable que, a su vez, engendra otro eléctrico y así avanzan por el
espacio.
Mecanismo de propagación
Por mecanismos de propagación se entienden los procesos físicos que
intervienen en la propagación de las ondas electromagnéticas:
principalmente atenuación, reflexión especular, reflexión difusa, difracción,
refracción y dispersión
atenuación
En telecomunicación, se denomina atenuación de una señal, sea esta
acústica, eléctrica u óptica, a la pérdida de potencia sufrida por la misma
al transitar por cualquier medio de transmisión.
Reflexión especular
Ocurre cuando los rayos luminosos que caen en una superficie reflectora
muy plana son reflejados de modo que el ángulo incidente es igual al
ángulo reflejado
Reflexión difusa
Ocurre cuando los rayos paralelos que caen en una superficie rugosa,
reflejan los rayos luminosos con ángulos dispersos, de modo que no se
puede observar una imagen en la superficie. Este fenómeno ocurre por
que las macro o micro rugosidades desvían la luz en distintos ángulos. De
todas maneras, en este caso también se cumple que los rayos incidentes
individuales son reflejados con ángulos idénticos al incidente.
difracción
La difracción es junto con la interferencia un fenómeno típicamente
ondulatorio. La difracción se observa cuando se distorsiona una onda por
un obstáculo cuyas dimensiones son comparables a la longitud de onda
refracción
Es el cambio de dirección que experimenta un rayo de luz cuando pasa
de un medio transparente a otro también transparente. Este cambio de
dirección está originado por la distinta velocidad de la luz en cada medio.
Dispersión
La dispersión es el fenómeno de separación de las ondas de distinta
frecuencia al atravesar un material. Todos los medios materiales son más o
menos dispersivos, y la dispersión afecta a todas las ondas.
Las ondas electro-magnéticas dando
soporte a las telecomunicaciones
Las O.E.M. son también soporte de las telecomunicaciones y el
funcionamiento complejo del mundo actual.
En la tabla siguiente puedes conocer las
bandas del espectro de radiofrecuencias
¿Porqué darles un uso?
Los usos de las distintas bandas del espectro vienen determinadas por el
hecho de que, a mayor frecuencia de la onda, mayor cantidad de
información es capaz de transportar. Por esto se utilizan mayores
frecuencias en la televisión que envía señales de imagen y sonido, que en
la radio que sólo envía señales de sonido.
¿Cómo llegan al receptor?
Las ondas emitidas por las antenas emisoras deben llegar a los receptores.
Las ondas se propagan por el espacio en todas direcciones y llegan a los
receptores directamente o mediante reflexiones, en la superficie terrestre o
en la capa de la atmósfera llamada ionosfera. En la ionosfera se reflejan
las ondas de radio, sobre todo las de las bandas de LF y MF
Usos laborales
El radar (Radio Detection And Ranging) utiliza microondas SHF para
localizar la posición y la velocidad de los aviones, barcos, nubes u otros
objetos. Está formado por una antena que emite pulsos electromagnéticos
y que actúa también como receptora de la onda reflejada por el objeto.
SISTEMAS SATELITALES
Han sido una tecnología muyutilizada paracomunicaciones a áreasalejadas y de difícil acceso.
Permiten transmitir múltiplesservicios de voz, datos yvideo a velocidades deMbps.
Hacen posiblecomunicaciones donde otrosmedios no pueden penetrarpor su alto costo.
Desventaja de microondas
La principal desventaja de esta tecnología se genera principalmente en
la salud del ser humano presentando síntomas como : Migrañas, crisis de
hipertensión, incremento de la frecuencia cardiaca, problemas de
memoria, entre otras, son algunas de las alteraciones de salud que hoy en
día propician las ondas electromagnéticas, reportaron expertos
canadienses.
Bibliografía
http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteracti
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http://www.astromia.com/glosario/dispersion.htm
http://www.milenio.com/tendencias/Ondas-electromagneticas-afectan-
salud-humana_0_104989581.html